磁敏感加权成像技术在中枢神经系统肿瘤中的诊断价值*

福建省肿瘤医院放射诊断科（福建 福州 350014）

林家豪 陈韵彬 陈 英 李伟宁 蔡林峰 林孔起

国内外CT与常规MR等影像研究手段主要检测中枢神经系统肿瘤血供特点、肿瘤出血坏死以及瘤周水肿等要素来评价其性质，但很难显示肿瘤的细微内部结构，而磁敏感加权成像技术（T2 star weighted angiography, SWAN）是一种利用组织间磁敏感性不同而成像的技术。

中枢神经系统肿瘤的生长依赖于病理血管形成，侵袭性肿瘤且有血管增长迅速的倾向，常有微血管形成、微出血，能正确识别对肿瘤的定性和分级且有重要作用，并可用于指导选择最佳治疗方案。磁敏感加权成像技术（SWAN）对小静脉、出血、铁沉积等十分敏感，因此有助于中枢神经系统肿瘤侵袭性的判断。目前在中枢神经系统肿瘤中应用此技术的文献报告较少。本研究的目的是应用磁敏感加权成像技术对中枢神经系统肿瘤定性和分级。

材料与方法

1.1 病例资料 2008年3月～2010年10月连续性临床观察本院32例脑肿瘤患者资料，其中男16例，女16例，年龄21～75岁，平均年龄52.5岁。其中星形细胞肿瘤9例，脑膜瘤6例，血管畸形4例，淋巴瘤1例，生殖细胞瘤1例，炎性肉芽肿1例，神经鞘瘤1例，垂体瘤2例，转移瘤7例，均经手术病理或临床随访证实。

1.2 设备及参数 应用GE Signa Excite 1.5T HD Twinspeed MR扫描仪，8通道神经血管线圈，均行常规MRI、SWAN。

常规MRI包括平扫T1液体衰减反转恢复序列（fluid attenuated inversion recovery, FLAIR）、T2FLAIR、弥散加权成像（diffusion weighted image, DWI）、增强T1快速自旋回波序列（fast spin echo,T1FSE）。包括轴面、冠状面和或矢状面，SWAN采用高分辨三维扰相梯度回波序列（three dimensional spoiled gradient echo, 3DSPGR），翻转角（flip angle, FA）20°，重复时间（repetition,TR）43ms，回波时间（echo time, TE）30ms，层厚（slice, SL）2.0mm，矩阵（Matrix）320×384，视野（field of view, FOV）240mm×240mm，激励次数（number of excitations, NEX）0.75，扫描总时间2min49sec，同时得到幅度图和相位图。对比剂为GDDTPA，剂量为0.1mmol/kg体重，1.5ml/s的流率静脉注入。

1.3 图像分析 图像后处理经GE Functool软件处理，滤波、相位蒙片乘法等到原始SWAN图像，利用最小密度投影（MinIP）等后处理技术得到SWAN图像。由两名放射科医师在不知道病理诊断结果的情况下，比较SWAN与增强T1FSE两种序列对肿瘤静脉及出血的显示、肿瘤边界、肿瘤周围水肿情况。

结 果

9例星形细胞肿瘤中，4例高级别星形细胞肿瘤中SWAN显示血管增生明显，内部出血灶较明显，肿瘤边界与周边水肿对比更清晰（图1-4）。脑膜瘤6例SWAN显示肿瘤供血血管较增强T1明显（图5-6）。转移廇7例病灶的边界较增强T1明显（图7-8）。SWAN显示病灶周围水肿方面优于T1FLAIR、增强T1，对显示肿瘤的边界很在帮助。

图1-2 间变型星形细胞瘤。SWI显示肿瘤血管增生明显，内部出血灶较明显；图3-4 间变型星形细胞瘤。SWI显示肿瘤血管增生较T1-CE明显；图5-6 脑膜瘤。SWI显示肿瘤供血血管较T1-CE明显；图7-8 转移瘤。SWI显示转移瘤病灶的边界较T1-CE明显。

讨 论

3.1 磁敏感加权成像技术的基本原理 磁敏感加权成像技术（T2 star weighted angiography,SWAN）是一种利用组织间磁敏感差异面成像的技术，包括相位图和磁矩图，二者同时采集，经后处理进行图像融合[1]。

磁敏感性可以用磁化率来度量，反映物质在外磁场作用下的磁化程度，是不同于质子密度、弛豫时间、弥散系数的另一个可以反映组织特征的变量。顺磁性物质经过磁场磁化后产生与外磁场相同方向的感应磁场，使局部净磁场增大。而反磁性物质则产生相反方向的感应磁场，使局部净磁场减小。磁敏感加权成像利用了磁场的局部不均匀性所引起的磁化率效应[2]。磁敏感加权成像具有以下诸多特点：高分辨率的三维梯度回波成像，在三个方向上的完全流动补偿，层厚薄避免信号丢失，相位图通过滤波减少不心要的场效应，产生相位蒙片，利用相位蒙片对磁矩图进行增强处理，相对邻近层面进行最小密度投影[3、4]。磁敏感加权成像对显示静脉结构、血液代谢产物、铁质沉积等十分敏感，在脑血管病、脑外伤、脑肿瘤、神经变性病等中枢神经系统病变中有较高的临床应用前景和价值[3]。

3.2 磁敏感加权成像技术在中枢神经系统肿瘤的应用 本研究结果表明在判定中枢神经系统肿瘤良恶性方面SWAN较常规MR具有明显的优势，因SWAN在后处理中加入了相位信息，它比传统的SE序列要敏感得多，而且具有较其他序列（如GRE、EPI）更高的分辨率，因此能够检测到更小的血液代谢物。

磁敏感加权成像能发现常规序列无法发现的肿瘤内部的出血和静脉结构。肿瘤的生长依靠病理血管的形成，高级别的肿瘤常有快速增生的病理血管结构和多发微量出血，磁敏感加权成像对此十分敏感，这有助于对肿瘤的定性和分级[5]。本研究发现SWAN可更早发现更多的脑转移病灶，这可能与其敏感发现微出血的能力有关，或可能因转移瘤组织细胞结构与脑组织存在明显差异有关，须进一步研究。

本研究发现SWAN在病灶边缘显示低信号静脉影，而增强T1显示强化部分为破坏血脑屏障的异常肿瘤供血管，这两者几乎完全吻合。Chakeres等[6]曾经在8T磁共振上进行磁敏感加权成像和病理的对照研究，结果显示两者具有较好的相关性，磁敏感加权成像较其他成像序列更能显示病灶内部结构的变化。磁敏感加权成像和增强T1上显示的肿瘤内部结构显示不同。增强T1上肿瘤的内部结构取决于坏死、囊变和肿瘤包膜，而磁敏感加权成像上大多数取决于血液成分，出血在磁敏感加权成像上多数表现为低信号，但亚急性出血表现为高信号，后期随着红细胞进一步降解为顺磁性的铁蛋白和含铁血黄素，T2 star时间又再次缩短，使出血灶在磁敏感加权成像上的信号重新变低，在相位图上含铁血黄素可见环形高信号。这样，磁敏感加权成像上出血产物的信号变化结合相位图上含铁血管黄素周围的高信号，对出血的检出敏感性大大提高[7,8]。

Sehgal等对38例肿瘤分析显示，磁敏感加权成像比增强T1提供更好的信息来评价肿瘤的显示、边缘、血液代谢物、静脉血管、结构和水肿，对应的优势比分别是11%、14%、71%、73%、63%和75%。磁敏感加权成像可显示更多肿瘤病变中的血液成分，并已被病理活检证实，然而增强T1不能显示这些信号，与本研究结果相似。磁敏感加权成像提供了比增强T1图像更全面或更好的信息内容，这意味着通过在神经影像学中增加磁敏感加权成像扫描序列，大多数的临床病例将获得更准确诊断。

3.3 磁敏感加权成像技术在中枢神经系统肿瘤成像的局限性由于SWAN对磁敏感性变化敏感，颅底骨气界面所造成的磁敏感伪影较重，会影响靠近颅底病变的观察。另外病灶内如果有太多的含铁成分存在可能使磁敏感伪影过大而影响病变内部结构的观察，因此应用更好的后处理算法，更好地显示脑组织内部的磁敏感性变化，而最大程度地减少颅底的磁敏感性伪影是此序列技术的研究发展方向。

总之，SWAN对肿瘤的边界、内部结构、出血和静脉血管及水肿区的显示有很高的临床应用价值，尤其对小静脉及出血产物的检出更加敏感，SWAN能提供更多的肿瘤内部结构的细节信息，对肿瘤的准确分级有用。随着磁共振场强的增加及对比剂的引入，图像的信噪比得到提高，成像时间进一步缩短，磁敏感加权成像技术对肿瘤的诊断将会有更广泛的临床应用价值[9,10]。

1.Haacke EM, Xu YB, Cheng YC, et al.Susceptibility weighted imaging(SWI)[J]. Magn Reson Med,2004,52:612-618

2.Sehgal V, Delproposto Z, Haddar D,et al. Susecptibility weighted imaging to visualize blood products and improve tumor contrast in the study of brain masses［J］.J Magn Reson Imaging,2006,24:41-51.

3.Sehgal V, Delproposto Z, Haacke EM,et al. Clinical applications of neuroimaging with susceptibilityweighted Imaging［J］.J Magn Reson Imaging,2005,22(6):439-450.

4.杨春，朱丽丽，徐凯. 磁敏感加权成像在检测急性脑缺血出血性转化中的应用价值[J]. 中国CT和MRI杂志, 2008,6(2): 1-3.

5.Bagley LJ, Grossman RL, Judy KD, et al. Gliomas: correlation of magnetic susceptibility artifact with histologic grade［J］. Radiology,1997,202:511-516.

6.Chakeres DW, Schmalbrock P, Kostyk S, et al. Comparison of Published Calbindin D 28k immunhistochemical staining of the substantianigra to 8 Tesla human gradient echo images.In: Proceedings of he 13 th annual Meeting of ISMRM, Miami Beach, FL,USA,2005, Abstract 2175.

7.Rauscher A, Sedlacik J, Barth M, et al. Magnetic Susceptibility- weighted MR Phase Imaging of the Human Brain[J]. AJNR,2005,26:736-724.

8.许建兴, 王德杭. 探讨磁敏感成像对脑外伤微出血的诊断价值[J]. 中国CT和MRI杂志. 2011, 09(4): 1-3.

9.Trattnig S, Pinker K, Ba-Ssalamah A, et al. The optimal use of contrast agents at high field MRI[J]. Eur Radio,2006,16:1280-1287.

10.Koopmans P, Manniesing R, Niessen WJ, et al. MR venography of the Human brain using susceptibility weighted imaging at very high field strength[J]. MAGMA,2008,21:149.